باحثون يطورون محركات روبوتية لينة ذاتية التعافي

فريق من الباحثين في جامعة ولاية بنسلفانيا طور حلًا للاهتراء الذي يحدث في المحركات الروبوتية اللينة بسبب النشاط المتكرر: بوليمر بيوسينثيتي ذاتي التعافي يعتمد على أسنان الحبار.

وفقًا للتقرير في Nature Materials، “المواد الذاتية التعافي الحالية لها عيوب تحد من تطبيقها العملي، مثل قوة التعافي المنخفضة وأوقات التعافي الطويلة (ساعات)”.

استلهم الباحثون الإلهام من الكائنات الحية الذاتية التعافي في الطبيعة، وقاموا بإنشاء بروتينات合ثة عالية القوة.

مليك ديميريل هو أستاذ العلوم الهندسية والميكانيكا و حامل كرسي لлойد ودوروثي فوهر هوتش في المواد البيوميمتيكية.

“هدفنا هو إنشاء مواد برمجة ذاتية التعافي مع سيطرة غير مسبوقة على خصائصها الفيزيائية باستخدام البيولوجيا الاصطناعية”، قال.

أذرع روبوتية وأطراف اصطناعية

بعض الآلات الروبوتية، مثل الأذرع الروبوتية وأطراف الاصطناعية، تعتمد على المفاصل التي تتحرك باستمرار.

تكرارات دنا متتالية

قام فريق الباحثين بإنشاء البوليمر الذاتي التعافي باستخدام سلسلة من تكرارات دنا متتالية تتكون من الأحماض الأمينية التي تنتجها التكرار الجيني.

أبدون بينا فرانشلسك هو المؤلف الرئيسي للورقة وطالب دكتوراه سابق في مختبر ديميريل.

“كنا قادرين على تقليل فترة التعافي النموذجية البالغة 24 ساعة إلى ثانية واحدة، لذلك يمكن لروبوتاتنا اللينة الآن إصلاح نفسها على الفور”، قال أبدون بينا فرانشلسك.

وفقًا لديميريل، يمكن للبوليمر الذاتي التعافي أن يتعافى بنفسه بتطبيق الماء والحرارة والضوء.

“إذا قمت بقطع هذا البوليمر إلى نصفين، عندما يتعافى يكتسب مرة أخرى 100٪ من قوته”، قال ديميريل.

ميتين سيتي هو مدير قسم الذكاء الفيزيائي في معهد ماكس بلانك للأنظمة الذكية، شتوتغارت، ألمانيا.

“المواد اللينة الذكية ذاتية الإصلاح ضرورية لبناء روبوتات لينة ومتانة ومقاومة للأخطاء في المستقبل القريب”، قال سيتي.

كان الفريق قادرًا على إنشاء البوليمر اللين السريع التعافي عن طريق تعديل عدد التكرارات المتتالية.

يمكنه الحفاظ على قوته الأصلية، وفي الوقت نفسه، كانوا قادرين على جعل البوليمر قابلًا للتحلل البيولوجي بنسبة 100٪ وقابلًا للتدوير بنسبة 100٪ إلى نفس البوليمر.

بوليمرات مبنية على البترول

“نريد تقليل استخدام البوليمرات المبنية على البترول لأسباب عديدة”، قال ديميريل.

ستيفاني ماكيلهيني هي مدير برنامج الكيمياء الحيوية في مكتب الأبحاث العسكرية.

“هذه الأبحاث تسلط الضوء على مجموعة من خصائص المواد التي تصبح متاحة من خلال الانتقال إلى ما وراء البروتينات التي توجد في الطبيعة باستخدام البيولوجيا الاصطناعية”، قالت ماكيلهيني.

“التعافي السريع والقوي للمواد البروتينية الاصطناعية يظهر إمكانية هذا النهج لتوفير مواد جديدة للتطبيقات العسكرية المستقبلية، مثل معدات الحماية الشخصية أو الروبوتات المرنة التي يمكنها المناورة في المساحات الضيقة”، قالت.